JP6173875B2 - 自動変速機のレンジ切換装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、ディテント機構がレンジに対応する溝部を形成したディテントプレートに、ころをディテントスプリングで押さえ付けて位置決めする構成のため、ころがレンジに対応した溝部に移動する際に、山を乗り越えて溝部の谷位置に落ちるとき、ディテントスプリングの反発力が加わり、目標谷位置到達時に衝突音が発生する。このため、静音性が高い車両、例えばEV(Electric Vehicle)等では騒音源となって商品性が低下する、という課題がある。
また、本発明の自動変速機のレンジ切換装置は、ころをスプリングで溝部に押圧し、該ころを複数の溝部間を移動させて変速機のレンジを位置決めするディテント機構を備え、該ディテント機構をアクチュエータで駆動して変速機のレンジ位置を変更する自動変速機であって、前記ディテント機構をアクチュエータで駆動し、前記スプリングによる溝部内への引き込み力に応じて前記アクチュエータを制動するようにしてなり、前記アクチュエータの制動は、前記アクチュエータの駆動速度を求め、現在の出力軸角度でアクチュエータに最大制動力を作動させたときの目標谷位置到達時の速度を推定し、推定速度が条件を満足したときに前記アクチュエータに最大制動力を作動させるものである、ことを特徴とする。
図1に示す自動変速機のレンジ切換装置において、車両に搭載される自動変速機1には、レンジ切換バルブを駆動するためのPBW(Park By Wire)用のアクチュエータ(モータ)3が取り付けられている。アクチュエータ3は、運転者のシフト操作、例えばDレンジ等の非パーキング(NotPレンジ)からパーキング(Pレンジ)への操作により車両をパーキングロック状態、PレンジからNotPレンジへのシフト操作により車両を走行可能状態に設定する。すなわち、変速機/減速機をメカロック、またはロック解除する役割を担うものである。
更に、運転者によってシフト操作が行われたときに、各レンジ位置P、R、N、D、2、1に対応するレンジ位置信号を出力するレンジセレクトスイッチ9が設けられている。
具体的には、レンジセレクトスイッチ9から要求されるレンジ切換シャフト5の目標角度と、ポテンショメータ(出力軸角度センサ)7で検出された実際の角度との偏差に応じたPI(比例・積分)制御を行い、アクチュエータ3に駆動信号(電源供給を高周波でオン/オフするデューティ駆動信号)を供給してフィードバック制御する。
尚、スプライン15とレンジ切換シャフト5との連結部には、回転方向に所定の遊び量が設けられている。また、ディテントプレート6−1の両側部には、該ディテントプレート6−1の回動を制限するストッパ16−1,16−2が設けられている。
次に、上記構成のレンジ切換装置において、アクチュエータ3の制御について図4により詳しく説明する。(a)図は、ころ6cとディテントプレート6−1の接触部を模式的に示している。ここでは、PレンジからNotPレンジにシフト操作する場合を例に取る。ころ6cはディテントスプリング6−2により溝部6aの下限位置(谷位置)に向かって下方向に押圧付勢されている。ころ6cが、Pレンジに対応する溝部6aの谷位置にあるときに、レンジ切換シャフト5の角度(出力軸角度)をDp[deg]とすると、±ΔD[deg]の範囲内であればディテントスプリング6−2による押付により、アクチュエータ3の駆動を停止してもディテントプレート6−1の溝部6aの谷位置に自動で引き込むようになっている(自動引込範囲)。
尚、ストッパ16−1は出力軸角度がDp−ΔS[deg]、ストッパ16−2は出力軸角度がDnp+ΔS[deg]の位置に配置されている。
制動のタイミングは、例えばアクチュエータ3の駆動速度を求め(出力軸角度の変化量より算出)、現在の出力軸角度でアクチュエータ3に最大制動力を作動させたときの目標谷位置到達時の速度を推定し、推定速度が条件を満足したときにアクチュエータ3に最大制動力を作動させる。この条件は、目標谷位置(出力軸角度=Dnp[deg])到達時の速度がほぼゼロ、または目標谷位置到達時の速度がゼロになってからプラスに転じたときである。
そこで、本第1の制御例では、応答性重視のPI制御に加えて、ディテントスプリング6−2で溝部内の谷位置に引き込む力分を考慮し、制動力に加算している。このように、ころ6cを谷位置6bに引き込む力に対して、制動力をその分強くすることで、(c)図の実線V1に示すように、目標谷位置到達時の速度が実質的にゼロに近づき、谷位置6bに静かに停止する。また、アクチュエータ3の電源電圧や温度による変動分を考慮して制動力を補正することで、制動力をより高精度に制御できる。
尚、ディテントスプリング6−2による反発力を考慮しないと、実線V2に示すように、目標谷位置到達時に速度エネルギーが残っているため、衝突音が発生することになる。
これに対し、実線L1で示すように、ころ6cが山を乗り越えた後、アクチュエータ3に、ディテントスプリング6−2による溝部6b内への引き込み力を考慮して制動をかけることにより、出力軸角度の変化を緩やかにして衝突音の発生を抑制しつつ、応答時間が長くなるのを抑制できる。これによって、静音性と応答性を両立できる。
一方、(b)図に示すように、本実施形態では、100%応答の時間T2が少し長くなるものの、出力軸角度にオーバーシュートは発生せず、100%応答の時間T2の経過後には操作量はほぼゼロとなる。
上述した第1の制御例では、制御目標位置(目標停止位置)が溝部の下限位置(谷位置)の場合について説明したが、図7及び図8はそれぞれ、制御目標位置が異なる変形例を示している。ここでは、PレンジからNotPレンジにシフト操作する場合を例に取って説明する。図7及び図8において、(a)図はシフト操作前の状態を模式的に示しており、(b)図はシフト操作後の制御目標位置を示している。
NotPレンジの谷位置の手前でころ6cの速度、換言すれば速度エネルギーが実質的にゼロとなるように制御しても、ディテントスプリング6−2の反発力による自動引き込みを利用して、ころ6cを溝部6bの谷位置に静かに移動させることができ、ディテント機構6が溝部6bに移動したときの衝突音を軽減できる。
スプライン15のバックラッシュによる遊びがあるため、ころ6cが溝部6bの谷位置で停止していても、出力軸角度は正確にDnp[deg]とならない可能性があるので、実際に前回停止した位置を目標とする。
これによって、アクチュエータ3からディテント機構6への動力伝達経路に存在する遊び、及び経時変化による摩耗等の影響を低減することができ、精度を向上できる。
図9に示すアクチュエータ3の第2の制御例は、アクチュエータ3に対して最大駆動を行い、その後、最大制動をかけるものである。(a)図は、ころ6cとディテントプレート6−1の接触部を模式的に示している。ここでは、図4(a)と同様に、PレンジからNotPレンジにシフト操作する場合を例に取る。ころ6cはディテントスプリング6−2により溝部6a,6bの谷位置に向かって押圧付勢されており、ころ6cがPレンジの溝部6aの谷位置にあるときに、レンジ切換シャフト5の角度(出力軸角度)をDp[deg]とすると、±ΔD[deg]の範囲内であればディテントスプリング6−2による押付により、ディテントプレート6−1の溝部6aの谷位置に自動で引き込むようになっている(自動引込範囲)。
また、NotPレンジに対応する溝部6bの谷位置は、例えば出力軸角度がDnp[deg]の位置であり、Pレンジと同様に±ΔD[deg]の自動引込範囲を有している。ストッパ16−1は出力軸角度がDp−ΔS[deg]、ストッパ16−2は出力軸角度がDnp+ΔS[deg]の位置に配置されている。
本第2の制御例によれば、衝突音の発生を抑制しつつ、応答時間を短縮できる。
自動変速機のレンジ切換装置は、その一つの態様において、アクチュエータの駆動から制動への切換タイミング、及び制動力の設定値を学習し、次回は当該学習した設定値に基づき制御される。
上記構成によると、アクチュエータからディテント機構への動力伝達経路に存在する遊び、及び経時変化による摩耗等の影響を低減することができ、精度を向上できる。
上記構成によると、応答性を高めつつ衝突音を軽減することができる。
上記構成によると、アクチュエータの電源電圧及び温度の変化に応じて制動力を制御することで、アクチュエータの電源電圧や温度が変化しても衝突音を軽減することができる。
Claims (4)
- ころをスプリングで溝部に押圧し、該ころを複数の溝部間を移動させて変速機のレンジを位置決めするディテント機構を備え、該ディテント機構をアクチュエータで駆動して変速機のレンジ位置を変更する自動変速機であって、
前記変速機のレンジ位置を変更する場合に、応答性重視の制御による制動力を算出し、前記スプリングで溝部内の谷位置に引き込む力分の制動力を算出し、前記算出した制動力を加算し、加算結果に基づき前記アクチュエータを逆回転で駆動することで、前記スプリングによる溝部内への引き込み力に応じて前記アクチュエータを制動する、ことを特徴とする自動変速機のレンジ切換装置。 - ころをスプリングで溝部に押圧し、該ころを複数の溝部間を移動させて変速機のレンジを位置決めするディテント機構を備え、該ディテント機構をアクチュエータで駆動して変速機のレンジ位置を変更する自動変速機であって、
前記ディテント機構をアクチュエータで駆動し、前記スプリングによる溝部内への引き込み力に応じて前記アクチュエータを制動するようにしてなり、
前記アクチュエータの制動は、前記アクチュエータの駆動速度を求め、現在の出力軸角度でアクチュエータに最大制動力を作動させたときの目標谷位置到達時の速度を推定し、推定速度が条件を満足したときに前記アクチュエータに最大制動力を作動させるものである、ことを特徴とする自動変速機のレンジ切換装置。 - 前記アクチュエータの駆動から制動への切換タイミング、及び制動力の少なくとも一方を、前記アクチュエータに印加される電源電圧、及び前記アクチュエータの温度の少なくとも一方に応じて変化させる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動変速機のレンジ切換装置。
- 前記アクチュエータにおける制動の停止は、前記溝部の下限位置、前記溝部の下限位置に達する前で且つ前記スプリングによる自動引き込みの範囲内、及び前回の停止位置のいずれかを含む、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自動変速機のレンジ切換装置。
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